淺析天然氣站場常見泄漏問題

張利

摘 要：本文根據(jù)延長氣田臨鎮(zhèn)至子長集輸干線工程投產(chǎn)后發(fā)生的泄漏問題總結(jié)出4種天然氣站場常見的泄漏形式，并對每種泄漏的原因進(jìn)行分析，總結(jié)出每種泄漏的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：天然氣站場；泄漏；分析；預(yù)防

1.前言

天然氣作為一種清潔能源，越來越受到人們的關(guān)注和青睞。在整個集輸系統(tǒng)中，天然氣站場在整個輸氣工藝中占有很重要的位置，是非常重要的環(huán)節(jié)，其可靠性在很大程度上決定影響整個管輸系統(tǒng)的安全。天然氣站場的設(shè)備多，流程復(fù)雜，密封點(diǎn)多，泄漏的概率大。近幾年，天然氣站場的泄漏、穿刺事件時有發(fā)生，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。天然氣站場的事故，除了違規(guī)操作，大多由于泄漏引起的，我們要給予足夠的關(guān)注和重視。

2.常見泄漏形式

在天然氣站場中，最常泄漏的位置為靜密封點(diǎn)處，如法蘭連接處、螺紋接口處等，但管線穿孔泄漏也時有發(fā)生，主要是管線彎頭處，特別是排污管線和放空管線的彎頭處；在線路上，最常見的泄漏是由第三方破壞和管道穿孔引起的。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，常見泄漏主要有以下幾種：法蘭間泄漏、管道泄漏、螺紋泄漏和閥門泄漏。

3.常見泄漏的原因分析與預(yù)防措施

3.1法蘭間泄漏

1）密封墊片壓緊力不足、法蘭結(jié)合面粗糙、安裝密封墊片出現(xiàn)偏裝、螺栓松緊不一、兩法蘭中心線偏移等原因造成法蘭間泄漏。該種泄漏主要由施工、安裝質(zhì)量引起，而且主要發(fā)生在投產(chǎn)試壓階段。

2）由于脈沖流、工藝設(shè)計不合理、減振措施不到位或外界因素造成管道振動，致使螺栓松動，造成法蘭間泄漏。

3）管道變形或沉降造成法蘭間泄漏；

4）螺栓由于熱脹冷縮等原因造成伸長或變形而引起法蘭間泄漏，該種泄漏主要發(fā)生在季節(jié)交替時。

5）密封墊片長期使用產(chǎn)生塑性變形、回彈力下降以及墊片材料老化等造成法蘭間泄漏，該種泄漏主要發(fā)生在老管線上。

6）天然氣腐蝕，造成法蘭間泄漏，這種情況比較少見，但由于墊片和法蘭質(zhì)量問題可能產(chǎn)生此種泄漏。

3.2管道泄漏

1）焊縫缺陷引起的管道泄漏

焊縫上發(fā)生的泄漏是焊接過程中出現(xiàn)夾渣、氣孔、未焊透、裂紋等現(xiàn)象所遺留下的焊接缺陷，在管道使用過程中由于使用條件如交變應(yīng)力、振動等影響，使缺陷擴(kuò)展，以致引起管道泄漏。

2）腐蝕引起的泄漏

天然氣站場管道系統(tǒng)在腐蝕介質(zhì)、環(huán)境因素及應(yīng)力等的作用下造成管道的腐蝕，使管壁變薄，造成管道局部穿孔而發(fā)生泄漏。常見的有：

①周圍介質(zhì)引起的均勻腐蝕

②應(yīng)力引起的腐蝕

3）沖刷引起的泄漏

由于高速運(yùn)動的天然氣在改變流向時，對管壁產(chǎn)生較大的沖刷力，使管壁逐漸變薄，這種過程就像滴水穿石一樣，最終造成管道穿孔而泄漏。

①從加工角度來說，對于沖壓成型和冷煨、熱煨成型的彎頭，彎曲半徑最大的一側(cè)存在加工減薄量現(xiàn)象。

②天然氣流速較快，當(dāng)改變流向時，對管壁產(chǎn)生較大的沖刷力，在沖刷力的作用下，管壁金屬不斷地被帶走，壁厚逐漸變薄，最后造成管道泄漏。

③調(diào)壓閥的閥體也是容易被刺壞的地方。

針對沖刷引起的管道泄漏，建議采取以下預(yù)防措施：

A、周期性進(jìn)行清管作業(yè)，減少管道中雜質(zhì)的含量。

B、根據(jù)下游用氣量做好管道末端氣量的儲存，尤其在冬季大氣量來臨之前，以備用氣充分，避免氣流速度過快，導(dǎo)致管道里面揚(yáng)塵，而造成較大的管道磨損。

C、優(yōu)化設(shè)計，增加彎頭厚度。

4）振動引起的泄漏

①管線內(nèi)壓力脈動引起管道的振動

氣流的脈動是引起天然氣管道振動的最主要原因，在天然氣長輸管道中常用壓縮機(jī)給天然氣加壓，壓縮機(jī)周期性、間歇性的進(jìn)氣和排氣，會引起管路內(nèi)氣流壓力的脈動，當(dāng)脈動氣流在管線內(nèi)傳播碰到彎頭、變徑管、匯管以及盲板等時，管道系統(tǒng)受到周期性的激振力，在激振力的作用下引起管道及其附屬設(shè)備的振動。

②壓縮機(jī)的振動引起管線的振動

當(dāng)壓縮機(jī)工作時，由于活塞組存在往復(fù)慣性力及力矩的不平衡、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)慣性力及力矩的不平衡、連桿擺動慣性力的存在以及機(jī)器重心的周期性移動等各種復(fù)雜合力的作用，使壓縮機(jī)工作時產(chǎn)生機(jī)械振動，從而引起和其相連的管道的振動。

③風(fēng)力引起的振動

當(dāng)裸露在室外的管子在受到風(fēng)力時，會產(chǎn)生卡曼渦流效應(yīng)，引起管子的振動。

④共振引起管道劇烈振動

當(dāng)激振力的頻率和管道以及設(shè)備的固有頻率相同時，會引起管道和設(shè)備強(qiáng)烈的振動。

管道減振可以通過兩條途徑來解決：

A、控制管流的壓力脈動；

B、調(diào)整管系結(jié)點(diǎn)，改變固有頻率，減少振動，避免產(chǎn)生共振。

⑤外力作用引起的管道泄漏

因外部靜載荷或沖擊載荷超過管道的允許限度而使管道泄漏，如管道在道路下埋設(shè)較淺，在車輛沖擊、振動載荷作用下則產(chǎn)生泄漏。建議當(dāng)管道經(jīng)過道路、砼場地、圍墻等地時增設(shè)套管進(jìn)行防護(hù)。

3.3螺紋泄漏

管螺紋密封的泄漏跟使用的密封材料有直接關(guān)系。我國普遍使用鉛油麻絲、聚四氟乙烯膠帶密封。鉛油麻絲等溶劑型填料在液態(tài)時能填滿間隙，固化后溶劑揮發(fā)，導(dǎo)致收縮龜裂，而且耐化學(xué)性能差，很容易滲漏。聚四氟乙烯膠帶不可能完全緊密填充，調(diào)整時容易斷絲，易堵塞管路閥門，而且聚四氟乙烯和金屬磨擦系數(shù)低，管螺紋很容易松動，密封效果也不是很好。為了減少螺紋連接泄漏，可采取以下措施：

①建議采用具有彈性密封環(huán)結(jié)構(gòu)的螺紋連接。

②對于與主干線連接的地方，建議采用焊接。

3.4閥門泄漏

天然氣站場管道上的閥門是不可缺少的主要控制元件，由于受到輸送介質(zhì)溫度、壓力、沖刷、振動、腐蝕的影響，以及生產(chǎn)制作中存在的內(nèi)部缺陷，致使閥門在使用過程中不可避免的會發(fā)生泄漏，而且泄漏可能發(fā)生在閥門的任何部位。

1）連接法蘭及壓蓋法蘭泄漏：該種泄漏一般在降壓的時，通過擰緊螺栓可得以解決。

2）焊縫泄漏：對于焊接球閥，可能存在焊接缺陷，而出現(xiàn)泄漏。

3）閥體泄漏：閥體的泄漏主要是由于閥門生產(chǎn)過程中的鑄造缺陷所引起的，當(dāng)然，天然氣的腐蝕和沖刷也會造成閥體泄漏。

4）填料泄漏：長時間使用的填料老化、磨損、腐蝕等使其失效。

5）注脂嘴的泄漏：一般是由于單向閥失效造成的，在壓力不高的情況下注入密封脂可得到解決。

6）排污嘴泄漏，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時更換。

4.結(jié)束語

天然氣站場由于泄漏引起的事故時有發(fā)生，并造成嚴(yán)重的后果，為了使天然氣站場的泄漏得到有效的控制，減少泄漏，應(yīng)該從設(shè)計和管理兩方面入手，才能取得較好的效果。

1）變法蘭連接和螺紋連接為焊接，減少泄漏起點(diǎn)和靜密封點(diǎn)，且與主干線連接的第一道口采用焊接。

2）冗余設(shè)計。對排污管線和放空管線來說，采用雙閥或者三閥設(shè)計，同時彎頭應(yīng)加大壁厚設(shè)計。

3）加強(qiáng)日常巡檢、維護(hù)和管理，對靜密封點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行檢查。

4）站場建立可燃?xì)怏w報警系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)泄漏，可及時進(jìn)行報警。

5）采用先進(jìn)技術(shù)對站場設(shè)備和管線進(jìn)行檢查

①采用無損檢測和聲發(fā)射技術(shù)對站場管道、分離器以及收、發(fā)球筒進(jìn)行全面檢測；

②對站場關(guān)鍵及薄弱的位置比如彎頭、調(diào)壓閥閥體等定期進(jìn)行厚度測量，并進(jìn)行跟蹤，對減薄厲害處進(jìn)行全面跟蹤。

6）對重要站場增設(shè)分析小屋，加強(qiáng)氣質(zhì)管理，減少管道腐蝕。

7）做好末端儲氣工作，避免下游流體速度過快，導(dǎo)致沖刷嚴(yán)重。

8）定時做好對長輸管線的清管工作，并及時更換過濾分離器濾芯，以確保天然氣的純凈。

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